KR100258637B1 - A sewage disposal method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오·폐수 처리방법에 관한 것으로, 특히 배열 반응조의 운영인자를 변화시켜 유기물과 영양물질인 질소와 인의 처리반응이 효과적으로 일어나도록 하고, 침전조 없이 내부 순환으로 물의 방류를 용이하게 하도록 하여 오·폐수 처리를 효과적으로 할 수 있도록 한 오·폐수 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment method, and in particular, to change the operating factors of the wastewater reactor to effectively treat the organic matter and nutrients nitrogen and phosphorus, and to facilitate the discharge of water to the internal circulation without sedimentation tank.・ It relates to a wastewater treatment method that can effectively treat wastewater.
오수 및 분뇨로부터 발생하는 영양염류 물질인 질소 및 인은 일반적으로 생성된 장소에서 적절하게 처리되지 않고 하천 및 호소에 유입된다. 상기 유입된 상기 성분은 부영양화를 유발하여 조류 이상 증식의 주 요인이 되어 결국은 하천 및 댐과 같은 귀중한 수자원의 관리에 큰 장애요인으로 작용하게 되고, 이로 인해 이를 원수로 취하여 정수하는 경우 생산비용의 증가 등 많은 경제적 손실을 유발하게 된다.Nitrogen and phosphorus, nutrients resulting from sewage and manure, generally enter streams and lakes without proper treatment at the place of production. The introduced components cause eutrophication, which is a major factor in algal abnormal growth, and eventually acts as a major obstacle to the management of valuable water resources such as rivers and dams, and thus, when the water is taken as raw water and purified, It will cause many economic losses such as increase.
일반적으로 국내의 하수처리장을 비롯한 대부분의 정화시설과 관련한 종래의 수처리 기술은 접촉여재를 충진하거나 혹은 충진하지 않고 24시간 폭기시키는 활성슬러지 시스템을 98% 이상 사용하고 있다.In general, the conventional water treatment technology associated with most purification facilities including domestic sewage treatment plants uses more than 98% of activated sludge systems that aeration for 24 hours with or without contact media.
특히 오수처리는 장기 폭기 형태의 활성 슬러지 시스템으로 운영하고 있으나 이러한 처리방법은 질소의 경우 유기성 및 암모니아성 질소를 아질산성 혹은 질산성 질소 형태로만 변환시킬 뿐 양적으로 감소시키는 최종처리는 기대할 수 없으며, 인의 처리효율도 저조하여 댐상류를 비롯한 상수원 보호지역의 수질관리에 큰 문제점으로 지적되고 있다.In particular, sewage treatment is operated as an activated sludge system in the form of long-term aeration, but this treatment method converts organic and ammonia nitrogen into nitrite or nitrate nitrogen form only in the case of nitrogen, and can not expect a final treatment. The treatment efficiency of phosphorus is also low, and it is pointed out as a big problem in water quality management of water supply protection area including upstream of dam.
또한, 가정이나 빌딩등에 설치한 설치한 정화조는 유기물만 처리하는 공정이 대부분이고, 24시간 연속적으로 폭기를 시키기 때문에 많은 경제적 부담이 있다.In addition, most of the septic tanks installed in homes, buildings, and the like are treated only with organic matter, and have a lot of economic burden because they continuously aeration for 24 hours.
최근에 새로이 개발되고 있는 기술로서 질소와 인을 처리하는 생물학적 처리방법은 운영형태에 따라 여러 가지가 이용되고 있다. 상기 운영형태의 일예들로는 바덴포(Bardenpho), 에이오(A/O), 에이투(A2/O) 방법등이 있다. 그러나 상기의 방법들은 질소 제거를 보다 효과적으로 하기 위하여 외부에서 유기물을 공급해 주어야 하기 때문에 경제적으로 부담이 큰 단점이 있다.As a newly developed technology, various biological treatment methods for treating nitrogen and phosphorus are used depending on the type of operation. Examples of such operating forms include the Bardenpho, A / O, and A 2 / O methods. However, the above methods are disadvantageously economically burdened because organic materials must be supplied from the outside in order to more effectively remove nitrogen.
최근에는 상기와 같은 종래의 운영방식에서 벗어나 유입수의 주입방향 및 반응조의 운영방식을 시간에 따라 변화시키는 동적인 운영으로 특히 질소의 처리에 효과가 좋은 간헐폭기 형태의 처리기법이 개발되었으나 이 방법은 가정용 정화조에 적용할 시 운영관리 및 유지보수가 어려운 등의 문제점이 있다.Recently, the operation method of intermittent aeration type, which is effective for the treatment of nitrogen, has been developed as a dynamic operation that changes the inflow direction of the influent and the operation method of the reaction vessel over time, away from the conventional operation method as described above. When applied to household septic tank, there is a problem such as difficult operation management and maintenance.
또한 소규모의 오수 및 폐수처리 기술로 이용되고 있는 기존의 연속회분식 반응조 운영방식은 일정시간 동안 반응조내에 공기를 공급하지 않은 혐기성 조건에서 운영한 후, 다시 일정시간 공기를 공급항 호기성 조건으로 운영하며, 상기 혐기성 과 호기성의 조건을 반복한 후 성장한 미생물을 침전시켜 정화된 물을 방출시키는 방식이다.In addition, the existing continuous batch reactor operation method, which is used as a small-scale sewage and wastewater treatment technology, is operated under anaerobic conditions in which air is not supplied to the reactor for a certain time period, and then is again operated under aerobic conditions for supplying air for a certain time. After repeating the anaerobic and aerobic conditions, the grown microorganisms are precipitated to release purified water.
그러나 상기 연속회식 반응조는 대개가 단일 반응조이거나, 처리용량이 큰 경우에는 단일 반응조를 병렬로 연결하여 운영하는 형태로서, 유기물, 질소 및 인의 처리 효율도 비교적 우수한 것으로 밝혀져 있다. 그러나 방류하는 단계에서 슬러지가 떠오르지 않게 세심한 주의를 요하거나 고가의 방류장치를 필요로 하게 되며, 유기물이 부족한 경우에는 처리효율이 저하되는 문제점을 가지고 있다.However, the continuous drinking reactor is usually a single reactor, or when the treatment capacity is large, a single reactor is connected in parallel to operate, it is found that the treatment efficiency of organic matter, nitrogen and phosphorus is also relatively excellent. However, in the step of discharging, it is necessary to pay close attention so that sludge does not come up or require an expensive discharge device, and when the organic matter is insufficient, there is a problem in that the treatment efficiency is lowered.
따라서 오수 및 분뇨 중의 유기물, 질소 및 인을 효과적으로 처리할 수 있고, 운영비 절감 및 관리를 용이하게 할 수 있는 오.폐수 처리공정의 개발이 절실하게 필요한 바, 본 발명은 이를 달성하기 위한 것으로, 반응조의 배열과 상기 배열된 반응조의 운용방식을 적절하게 조정함으로써 오수 및 분뇨중의 질소 및 인등의 성분을 효과적으로 제거하여 운영 및 관리상의 효율을 향상시킬 수 있는 오·페수 처리공정방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.Therefore, the development of a wastewater treatment process that can effectively treat organic matter, nitrogen and phosphorus in sewage and manure, and can reduce the operating costs and facilitate management, the present invention is to achieve this, the reactor The present invention provides a process for treating wastewater and wastewater that can effectively remove the nitrogen and phosphorus in sewage and manure by adjusting the arrangement of the reactor and the operation method of the reactor, and improve the efficiency of operation and management. There is a purpose.
도 1 내지 도 4 는 본 발명의 방법에 따른 오·폐수 처리공정 시스템의 개략도1 to 4 are schematic views of a waste water treatment process system according to the method of the present invention.
도 5 는 본 발명의 방법에 따른 오·폐수 처리 시스템에 있어서, 부유성 이물질의 방출을 방지하기 위한 구조를 도시한 도면5 is a view showing a structure for preventing the release of floating foreign matter in the waste water treatment system according to the method of the present invention;
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
1 : 저류조 2 : 제 1 반응조1: Storage tank 2: First reactor
3 : 제 2 반응조 4 : 유입펌프3: second reactor 4: inflow pump
5 : 반송펌프 6 : 유출펌프5: Return Pump 6: Outflow Pump
7 : 이송라인 8 : 산기관7: transfer line 8: diffuser
9 : 브로아(blower) 10 : 솔레노이드 밸브9: blower 10: solenoid valve
11 : 교반기 12 : 접촉재11 stirrer 12 contact material
13 : 스컴 및 부유성 이물질13: scum and floating foreign matter
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기존의 연속회분식반응조의 구조 및 운영방법을 개선한 오· 폐수 처리 방법으로서 별도의 침전조가 필요 없고 기존의 연속회분식반응조에 비해 공기공급장치의 용량을 절반으로 대폭 줄이면서도 처리효율을 증진시킨 기술로서, 본 발명은 오.페수가 저장되는 저류조와 제1 반응조 및 제2 반응조를 직렬로 배열하고, 상기 각 반응조에 공기 공급기와 교반기를 설치하여 공기의 공급 또는 공기혼합이 교대로 이루어질 수 있도록 구성한 후, 상기 저류조에서 오수를 반응조를 포함한 처리시설로 유입하는 단계와; 상기 공기 공급기와 교반기를 이용하여 각 오수의 유입이 완료된 시점으로부터 일정시간 간격으로 상기 각 반응조 모두에 폭기와 비폭기 상태를 교호시켜 폭기 시간에는 질산화, 인의 섭취, 유기물 산화가 이뤄지게 하고, 비폭기 시간에는 탈질산화, 인의 방출 및 유기물 섭취가 이루어지게 하는 생물학적 반응단계와;In order to achieve the above object, the present invention is a wastewater treatment method that improves the structure and operation method of a conventional continuous batch reactor, and does not require a separate sedimentation tank, and greatly reduces the capacity of an air supply device by half compared to a conventional continuous batch reactor. As a technology for reducing treatment and improving treatment efficiency, the present invention arranges a storage tank in which O. waste water is stored, a first reactor, and a second reactor in series, and installs an air supply and an agitator in each of the reactors to supply or supply air. Configuring the mixing to take place alternately, introducing wastewater from the storage tank into a treatment facility including a reaction tank; By using the air supply and the stirrer, the aeration and non-aeration states are alternated in each of the reaction tanks at a predetermined time interval from the completion of the inflow of each sewage so that nitrification, intake of phosphorus, and oxidation of organic matter are performed during the aeration time, and the non-aeration time. Biological reaction step for denitrification, phosphorus release and organic matter intake;
상기공기 공급기와 교반기를 이용하여 각 오수의 유입이 완료된 시점으로부터 일정시간 간격으로 상기 각 반응조 모두에 폭기와 비폭기 상태를 교호시켜 폭기시간에는 질산화, 인의 섭취, 유기물 산화가 이뤄지게 하고, 비폭기 시간에는 탈질산화, 인의 방출 및 유기물 섭취가 이루어지게 하는 생물학적 반응단계와;By using the air supply and the stirrer, the aeration and non-aeration states are alternated in each of the reaction tanks at a predetermined time interval from the completion of the inflow of each sewage, so that nitrification, intake of phosphorus, and oxidation of organic matter are performed during the aeration time. Biological reaction step for denitrification, phosphorus release and organic matter intake;
상기공기 공급기와 교반기의 작동을 멈추고, 성장한 미생물인 슬러지를 침전시키면서 방류를 원할하게 하기 위해 상기 인접한 반응조로 슬러지를 이송하는 침전 및 슬러지 이송단계와;A settling and sludge conveying step of stopping the operation of the air supply and the stirrer and transferring the sludge to the adjacent reaction tank to facilitate the discharge while precipitating the grown sludge;
최종 반응조내에 부착된 유출밸브를 통해 정화된 물을 일정시간 배출하는 배출단계와;A discharge step of discharging the purified water for a predetermined time through an outlet valve attached to the final reactor;
상기 배출단계의 완료후 다시 상기 기술된 오수 유입단계로부터 시작하는 공정을 반복하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.After the completion of the discharge step is characterized in that it comprises a step of repeating the process starting from the waste water inflow step described above.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명을 하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 유기물이 비교적 풍부한 오·폐수를 처리할 때 적용하는 처리 시스템을 도시한 도면으로서, 오·폐수의 처리공정 및 그 운전방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a view showing a treatment system applied when treating wastewater with relatively rich organic matter, and the wastewater treatment process and its operation method will be described in detail.
먼저, 제 1 단계는 유입단계로서, 교반기(11)를 이용하여 교반을 시작하고, 이와 동시에 유입펌프(4)를 이용하여 유입수를 일정시간 예컨데, 1∼2시간 이내에 제1반응조(2) 및 제2반응조(3)로 공급한다.First, the first step is an inflow step, and the stirring is started using the
다음 제 2 단계는 반응단계로서, 유입수 주입이 완료된 시점으로부터 1∼2시간 동안 제1반응조(2) 및 제2반응조(3)모두 공기를 공급하지 않은 상태로 교반만을 행한다. 이때 제2반응조(3)에서 제1반응조(2)로 반송펌프(5)를 이용하여 슬러지를 계속적으로 반송하게 되며, 반응은 탈질산화 및 인의 방출이 되게 한다.The second step is a reaction step, in which only the
상기 1∼2시간 동안의 무산소 반응이 끝나면 0.5∼2시간 간격으로 제1반응조(2)및 제2반응조(3)에 교대로 솔레노이드밸브(10)를 이용, 공기를 주입함으로써 간헐폭기 형태로 운영하게 되며, 반응은 부분적인 질산화 및 탈질산화와 인의 흡수 및 방출이 일어나게 된다.After the anoxic reaction for 1 to 2 hours, the
상기 제 2 단계의 각각의 반응시간은 폐수의 특성에 따라 효과적으로 조정하면 된다.Each reaction time of the second step may be effectively adjusted according to the characteristics of the wastewater.
다음 제 3 단계는 침전 및 슬러지의 이송단계로서, 상기 제 2 단계의 반응이 끝나면 교반기(11)와 공기 공급 시스템(8)(9)(10)의 전원을 차단하고 약 1∼3시간 동안 슬러지를 침전시킨다.The third step is the settling and conveying of sludge. When the reaction of the second step is completed, the power of the
이때, 제2반응조(3)에서 제1반응조(2)로 침전되는 슬러지를 계속하여 이송시킴으로써 제2반응조(3)에 있는 슬러지를 최대한 제1반응조(2)로 이송시킨다.At this time, the sludge in the second reaction tank (3) is transferred to the first reaction tank (2) as much as possible by continuously transferring the sludge precipitated from the second reaction tank (3) to the first reaction tank (2).
제 4 단계는 배출단계로서, 제2반응조(3)에 있는 유출밸브(6)를 열어 정화된 깨끗한 물을 일정시간 예컨데, 0.5∼2시간 동안 배출한다.The fourth step is a discharge step, in which the
도 2 는 유기물이 다소 적은 오·폐수를 처리할 때 적용하는 본 발명의 처리 시스템을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a treatment system of the present invention to be applied when organic matters are treated to somewhat less wastewater.
상기 도면을 참조하면, 제1반응조(2)에는 산기관(8)을 설치하지 않고 교반기(11)만을 설치하여 무산소 및 혐기성 상태에서 운영함으로서 탈질산화, 인의 방출 및 유기물 산화 반응을 일으키도록 하고, 제2반응조(3)는 공기를 계속적으로 공급하여 호기성 상태에서 운영함으로서 질산화, 인의 섭취 및 유기물 산화를 일으키도록 한것이다.Referring to the drawings, the
제2반응조(3)에서 질산화가 충분히 일어나 질산성 질소가 높은 오·폐수는 반송 펌프(5)를 통하여 제1반응조(2)로 이송된 후 탈질산화 되며, 이러한 질산화, 탈질산화 및 인의 흡수, 방출은 슬러지 반송에 의해 계속적으로 이루어 진다.The nitrification in the second reactor (3) is sufficiently nitrified, the waste water of high nitrate nitrogen is transferred to the first reactor (2) through the transfer pump (5) and denitrified, such nitrification, denitrification and absorption of phosphorus, The discharge is continued by sludge conveying.
도 2 의 운전방법은 상기 도 1 의 운전방법에서 설명한 바와 같이, 1단계인 유입수 공급방법은 같으며, 2단계의 반응단계에서는 유입수 공급이 완료된 시점으로부터 일정시간 예컨데, 1∼2시간의 무산소 반응이 끝난 후 제1반응조(2)는 공기를 공급하지 않은 상태로, 제2반응조(3)는 계속적으로 공기를 공급하는 상태로 운영하고, 3단계의 침전 및 슬러지 이송단계, 4단계의 배출단계는 상기 도 1 의 설명과 동일하게 운전한다.As described in the operation method of FIG. 1, the operation method of FIG. 2 is the same as the inflow water supply method in the first step, and in the reaction step in the second step, for example, an anoxic reaction of 1 to 2 hours from a time point when the inflow water supply is completed. After this, the
도 3 은 반응조(2, 3)내에 매체 또는 담체와 같은 접촉재(12)를 충진함으로서 반응조(2,3)내에 부유 및 부착미생물의 농도를 높게 유지하여 유기물, 질소 및 인의 농도가 높은 오.폐수 처리에 효과적으로 적용하는 처리공정 및 그 운전방법이다.FIG. 3 shows a high concentration of organic matter, nitrogen and phosphorus by filling the
이 경우 오·폐수의 처리공정 및 그 운전방법은 상기 도 1 의 경우와 모두 동일하고, 접촉재(12)만 충진하는 것이 다르다.In this case, the wastewater treatment process and its operation method are the same as those in Fig. 1, except that only the
도 4 는 반응조(2,3)내에 매체 또는 담체와 같은 접촉재(12)를 충진함으로서 반응조(2,3)내에 부유 및 부착 미생물의 농도를 높게 유지하여 유기물, 질소 및 인의 농도가 높은 오·폐수 처리에 효과적으로 적용하는 처리공정 및 그 운전방법이다.4 shows a high concentration of organic matter, nitrogen, and phosphorus by filling the
상기 오·폐수의 처리 공정 및 그 운전방법은 상기 도 2 와 모두 동일하고, 접촉재(12)만 충진하는 것이 다르다.The wastewater treatment process and its operation method are the same as in Fig. 2, except that only the
도 5 는 본 발명의 방법에 따른 오·폐수 처리 시스템에 있어서, 부유성 이물질의 방출을 방지하기 위한 구조를 도시한 도면으로서, (a)는 배출 초기단계를, (b)는 배출 종료단계를 각각 도시하고 있다.5 is a view showing a structure for preventing the discharge of floating foreign matter in the wastewater treatment system according to the method of the present invention, (a) is the discharge initial stage, (b) discharge end stage Each is shown.
즉, 상기 도면에 도시된 구조는 정화된 물의 방출단계에서 슬러지가 수면으로 부상하거나 부유성 이물질이 그대로 방출되는 것을 방지하기 위한 구조이다.That is, the structure shown in the figure is a structure for preventing the sludge from rising to the water surface or floating foreign matter is released as it is in the discharge step of purified water.
유출부분의 구조를 상기 도 5 에 도시한 바와 같이, 유출밸브(6)와 연결되는 배관으로 구성하여 설치함으로서 배출이 완료된 후 수면에 떠있는 스컴(scum)을 비롯한 부유성 이 물질(13)이 유출되지 않도록 하게 하는 구조이다.As shown in FIG. 5, the structure of the outlet portion is constructed by installing a pipe connected to the
상기 도 5 의 유출장치는 상기 도 1,2,3 및 도4의 공정에 모두 적용될 수 있다.The outflow apparatus of FIG. 5 may be applied to all the processes of FIGS. 1,2,3 and 4.
한편 본 발명의 일실시예로서, 상기 도 1 과 같이 처리공정을 구성한 후 다음과 같은 시스템 운전조건으로 오·폐수 처리를 실시하였다.Meanwhile, as an embodiment of the present invention, after the treatment process is configured as shown in FIG. 1, the wastewater treatment is performed under the following system operating conditions.
즉 화학적 산소요구량(COD, 망간법)을 30-150mg/L이고, 총 질소(T-N)가 40-70mg/L 이며, 총 인이 (T-P) 1-5mg/L인 오수를 정화처리하는 실험을 수행하기 위하여 유입수 공급시간 30분, 혐기성 반응시간 2시간, 폭기 및 비폭기의 주기가 각각 1시간인 간헐폭기 반응시간 6시간, 침전시간 2시간으로 하여 운전한 결과, 화학적산소요구량(COD, 망간법)의 제거효율은 평균 90% 이었으며, 총 질소(T-N) 및 총 인(T-P)의 제거효율은 각각 평균 80%로서 우수한 처리효율을 얻음을 확인할 수 있다.In other words, the chemical oxygen demand (COD, manganese method) is 30-150mg / L, total nitrogen (TN) is 40-70mg / L, the total phosphorus (TP) 1-5mg / L experiment to purify sewage The chemical oxygen demand (COD, manganese) was operated at 30 minutes of influent supply time, 2 hours of anaerobic reaction time, 6 hours of intermittent aeration reaction time of 1 hour, and 2 hours of settling time. The removal efficiency of the method) was 90% on average, and the removal efficiency of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) was 80% on average, respectively.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 오·폐수 처리방법은 반응조내에서 공기공급장치의 온/오프(On/Off)에 의해 운영되는 간헐폭기 활성슬러지 시스템의 장점과 연속회분식반응기의 장점을 응용한 새로운 처리방법으로서, 유기물, 질소 및 인의 처리효율면에서 우수하며, 별도의 방류장치를 요하지 않으므로 운영이 간단하고, 비용이 저렴하며, 공기를 간헐적으로 공급하기 때문에 공기 공급에 소요되는 비용을 거의 50% 정도 절감 시킬 수 있으며, 침전조가 없어 부지 및 시설비가 적게 소요된다.As described above, the wastewater treatment method according to the present invention applies the advantages of the intermittent aeration activated sludge system operated by the on / off of the air supply device in the reactor and the advantages of the continuous batch reactor. As a new treatment method, it is excellent in the treatment efficiency of organic matter, nitrogen and phosphorus, and because it does not require a separate discharge device, the operation is simple, inexpensive, and the intermittent supply of air almost eliminates the cost of air supply. It can reduce about 50% and it takes less site and facility cost because there is no sedimentation tank.
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